Ім'я файлу: recomend Lab1,2+.doc
Розширення: doc
Розмір: 477кб.
Дата: 21.12.2021
скачати

    1. Используя аналитические методы продолжения по параметру, построить
      зависимость стационарных решений и от параметра для нескольких значений параметра . Исследуя след и определитель матрицы Якоби на стационаре, найти точки бифуркаций, уточнить их и отметить на графиках.

Пусть модель описывается системой уравнений (1)


(1)


Базовые значения параметров

Находим стационарные точки из условий



где , .

Проведем однопараметрический анализ. То есть будем считать, что - неизвестный параметр, остальные параметры принимают заданные значения.

Стационарные состояния удовлетворяют системе уравнений (2):



Положим . Тогда


(2)

Из первого уравнения выразим переменную через и подставим во второе уравнение, получим:

. (3)

Выразим через

.

. (4)

Выражаем активный параметр из 2-го уравнения системы (2)

(5)
В формулу (3) для переменной , формулы (4) и (5) для переменной и параметра подставляем известные значения параметров. Меняем значение переменной с шагом h=0,05, находим значения , и . Для того чтобы избежать деления на ноль отсчет берем с 0,05 до 0, 95. Заносим их в таблицу.









0,05










.










0,95











Находим элементы матрицы Якоби.



или



Для исследования устойчивости стационарных решений вычислим след матрицы Якоби и определитель на стационаре:



Поскольку след при всех допустимых значениях переменных ‒ отрицательный, то устойчивость стационарных состояний определяется знаком
определителя. Если , то стационарное состояние устойчиво и имеет тип
узла. Если , то стационарное состояние является седлом. Определитель
обращается в ноль: в точках седло-узловой бифуркации .

Находим определитель



В данную формулу подставляем известные значения параметров

и для значений переменной с шагом h=0,05, соответствующие значения и .

Заносим данные в таблицу













0,05










+




.







sn1



sn1*












-




.







sn2



sn2*

0,95

















Значения параметра , при которых представляют собой

точки седло-узловой бифуркации sn1 и sn2.

По формуле (6) уточним две имеющиеся точки sn1 и sn2.


(6)


В формуле (6) , - табличные значения , .
Нарисуем графики зависимости переменных в стационарном состоянии от параметра : x( ) и y( ).

Из второго уравнения системы (2) получаем на стационаре



Подсталяем столбец значений переменных и , и параметра , получаем столбец значений x( ).

Из первого уравнения системы (2) получаем

.

Подставляя найденные значения x( ) получим y( ).



Отметим точки бифуркации (рис. 1,а). Мы видим, что на графике имеется область существования 3-х стационарных состояний. Она находится между точками седло-узловой бифуркации sn1 и sn2. В этой области модель представляет собой триггер: два крайних состояния равновесия устойчивы и имеют тип узла, а среднее – неустойчиво и имеет тип седла.

Графики можно построить с помощью таблиц MS Excel. Используя рассчетные уточненные значения параметра с помощью формул (2) можно рассчитать соответствующие значения x( ) и y( ).



Рис 1. – Бифуркационные диаграммы при

а – зависимость стационара от параметра ;

Лр. 2

Двухпараметрический анализ
После того, как в ходе однопараметрического анализа были найдены точки бифуркации, можно провести двухпараметрический анализ, в результате которого должны быть построены линий бифуркаций на плоскости двух параметров. Для этого нужно выбрать второй активный параметр и построить линии кратности и нейтральности.

(3), (5).



.

Выберем как второй активный параметр. Находим значение параметра из уравнения, определяющие линию кратности




Подставить



подставить



Приравняем ( заменить ).



Найдем выражение параметра через переменную и другие известные параметры. Пусть в явном виде это будет . Для каждого вычисленного ранее значения вычисляем значение параметра , а затем значение параметра , и откладывая полученные точки на плоскости получим линию кратности.

Построим теперь линию нейтральности. Для этого из уравнения



Находим

.

.

Приравнять правые части, заменить и найти выражение , прогнать значения , а затем значение параметра и откладывая полученные точки на плоскости , получим линию нейтральности.

Линии кратности и нейтральности построить на отдельных графиках, далее на одном графике, посмотреть расположение точек пересечения и слияния кривых. (анализ посмотреть в примере 3, стр. 13 в лаб.)
скачати

© Усі права захищені
написати до нас